Уравнения на Максуел: Разлика между версии

Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м Грешки в статичния код: Липсващ затварящ таг; форматиране: нов ред (ползвайки Advisor)
м интервал; козметични промени
Ред 6:
Четирите уравнения на Максуел показват:
 
* взаимната зависимост на електрическото и магнитно полета,
* съществуването на електромагнитни вълни,
* крайната скорост на разпространение на електромагнитните вълни
* разпространението на електромагнитното поле със скоростта на светлината, както и природата на светлината като електромагнитна вълна
 
През [[1864]] Максуел е първият, който обединява четирите основни уравнения на електромагнетизма в обща система. Той е и първият, който обръща внимание, че е необходима корекция на [[Закон на Ампер|закона на Ампер]], а именно: променливото електрическо поле създава магнитно поле, както и че последното се създава и от токове на електрическа индукция.
Ред 56:
 
Уравненията на Максуел са приложими главно за макроскопично усреднени полета, които могат да се променят динамично в микромащаб (в околността на отделните атоми, където са подложени и на квантовомеханични ефекти). Само в този макроскопичен смисъл (на усреднени стойности на полето) може да се дефинират величини като диелектричната и магнитна проницаемост на материалите. (В микроскопичен план, но игнорирайки квантовите ефекти, уравненията на Максуел са тези във вакуум, но по принцип трябва да се включат и всички заряди на атомно ниво и т.н., което е трудно решим проблем).
[[FileФайл:ETH-BIB-Maxwell, James Clerk (1831-1879)-Portrait-Portr 01333.tif|200п|дясно|мини|Джеймс Кларк Максуел.]]
 
=== Линейни веществени среди ===
Ред 67:
където
 
'''εε''' е диелектричната проницаемост
 
'''μμ''' е магнитната проницаемост
 
<math>\mathbf{H}</math> е векторът интензитет на магнитното поле.
 
(Това всъщност може да се разшири и да обхване нелинейните материали, чрез използването на '''&epsilon;ε''' и '''&mu;μ''' които зависят от интензитета на полето.)
 
В [[Изотропия|изотропна]] среда '''&epsilon;ε''' и '''&mu;μ''' са скалари, независими от времето, и уравненията на Максуел придобиват вида:
 
:<math>\nabla \cdot \varepsilon \mathbf{E} = \rho</math>
Ред 90:
:<math>\mathbf{J}</math> е векторът плътност на електрическия ток.
 
В изотропни и хомогенни среди '''&epsilon;ε''' и '''&mu;μ''' са [[Константа|константи]], независими от положението в пространството, и така могат да бъдат взаимозаменяеми в различните производни по посока.
 
В по-общ случай '''&epsilon;ε''' и '''&mu;μ''' могат да бъдат [[тензор]]и от ранг-2 (матрици 3х3) описващи двойно пречупващи (анизотропни) материали. Също, въпреки че за много цели зависимостта време/честота за тези константи може да се пренебрегне, всеки веществен обект проявява материална дисперсия, при която '''&epsilon;ε''' и/или '''&mu;μ''' зависят от честотата.
 
=== Във вакуум, без заряди и токове ===
[[FileФайл:Onde electromagnetique.svg|мини|350п|Елекромагнитна вълна]]
Вакуумът е линейна, хомогенна, изотропна, без-дисперсионна среда и константите на пропорционалност във вакуум са означени с &epsilon;ε<sub>0</sub> и &mu;μ<sub>0</sub> (пренебрегвайки незначителни нелинейности от квантови ефекти). При вакуум и в отсъствие на токове и електрически заряди, се получават уравненията на Максуел в пустота (абсолютен вакуум):
 
:<math>\nabla \cdot \mathbf{E} = 0</math>
Ред 115:
: <math>\nabla \cdot \mathbf{D} = \rho</math>,
 
където &rho;ρ е свободната плътност на електричните заряди (в единици C/m<sup>3</sup>), което не включва свързаните диполни заряди във веществото, '''D''' е електрическата индукция (поле на отместване [C/m<sup>2</sup>]). Това уравнение съответства на закона на Кулон за стационарни заряди във вакуум.
 
Еквивалентната интегрална форма, още известна като [[закон на Гаус]], е:
Ред 123:
където ''d'''A''''' е диференциалната площ върху затворената повърхнина А с определяща посоката (на ''d'''A''''') нормала, насочена навън от повърхнината и ''Q<sub>enclosed</sub>'' е свободният заряд, обхванат от повърхнината.
 
В линейни материални среди, електрическата индукция '''D''' е директно свързана с интензитета на електрическото поле '''Е''' чрез материално зависимата константа, наречена [[диелектрична проницаемост]], &epsilon;ε:
 
:<math>\mathbf{D} = \varepsilon \mathbf{E}</math>.
 
Всеки материал може да бъде разглеждан като линеен, докато електрическото поле не е изключително силно. Диелектричната проницаемост на свободното пространство се означава с &epsilon;ε<sub>0</sub> и се записва в уравнението:
 
:<math>\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho_t}{\varepsilon_0}</math>
 
където Е е интензитетът на електрическото поле (в единици V/m), &rho;ρ<sub>t</sub> е пълната плътност на заряда (включително и свързаните заряди), и &epsilon;ε<sub>0</sub> (приблизително 8,854 pF/m) е диелектричната проницаемост във вакуум.
&epsilon;ε = &epsilon;ε<sub>0</sub>.&epsilon;ε<sub>r</sub>, където &epsilon;ε<sub>r</sub> е относителната диелектрична проницаемост.
 
=== Структура на магнитното поле ===
Ред 230:
 
== Литература ==
* Maxwell, J. C., ''A Treatise on Electricity and Magnetism''. Clarendon Press, Oxford, 1873.
* Джексон, Д., ''Теория электромагнитного поля''. Мир, Москва, 1965.
* Ландау, Л., Е.М. Лифшиц, ''Теория поля''. Наука, Москва.
* Поновский, В., М. Филипс, ''Класическая электродинамика''. Москва, 1963.
* Попов, Хр., ''Електродинамика''. Университетско издателство „Св. Кл. Охридски“, С., 1995.
 
{{превод от|en|Maxwell's Equations|113517163}}